水质因素对北京海水淡化工程的影响分析研究

姜思华，陈 俊

（北京市水利规划设计研究院，100048，北京）

水质因素对北京海水淡化工程的影响分析研究

姜思华，陈 俊

（北京市水利规划设计研究院，100048，北京）

以北京海水淡化前期研究课题为依托，基于对天津塘沽、汉沽及河北曹妃甸海域观测数据的对比分析，从海水对金属材料的腐蚀程度、生物结垢问题、海生物堵塞问题等角度，结合季节变化和年际变化情况，深入分析研究了海水水质因素对北京海水淡化工程的影响，并得出相应结论。

水质因素；不良影响；季节与年际变化；海水淡化工程；北京

北京市位于京津唐地区西北部，属严重的资源型缺水区，水资源短缺已经成为制约首都国民经济发展的瓶颈。由于近期连续9年的干旱，造成北京及周边地区水资源储备严重不足，给本地区带来严重的环境问题，并危及地下水安全。

随着南水北调工程的实施，从长江流域向北京调水后，北京水资源紧缺的程度将有所缓解。但随着天然径流的减少、需水量的增加或遇连续枯水年，2020年之后北京水资源状况仍不容乐观，供水仍有很大的缺口。另外南水北调工程调水线路长、跨河建筑物多，若遇突发事故将影响北京的用水安全。因此在环渤海建设海水淡化厂向北京输送淡化海水，有利于提高北京的供水安全保障。

一、海水淡化方案

根据《海水利用专项规划》，我国海水淡化分地区进行，其中天津市2020年达到45万～50万t/d，河北省2020年达到20万～25万t/d。

根据北京的海水淡化需求，海水淡化工程规模初步定为 50万 t/d、100万t/d、150万t/d。综合考虑输水工程及厂址条件，初步拟定在天津汉沽、河北曹妃甸以及天津塘沽选择合适的海水淡化厂厂址，然后分别进行多方面的分析研究，确定最终选址。

水质因素是海水淡化工程的重要研究内容，因此以下主要以海水水质因素为研究要点对初步方案进行对比分析研究。

二、水质因素对海水淡化工程的影响

1.水质因素的影响问题

海水中的某些物质会对淡化设备造成不良影响，这些有害物质包括悬浮物、胶体、铁锰盐、溶解气体等。为保证淡化设备的正常运行，淡化前需预先去除原水体中悬浮物等杂物，去除水中胶体、溶解气体，进行水质软化以去除铁盐和锰盐，去除氯等氧化剂类有害物质。

对于反渗透膜法海水淡化来说，悬浮物质、微生物、胶体物等易附着在膜表面上或污堵膜元件水流通道。而且由于海水的浓缩，有一些难溶盐如CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2等易沉积在膜表面上，使膜表面结垢。另外，海水中的细小砂粒进入淡化系统中后，对反渗透系统来说，会使反渗透膜受到机械损伤；对蒸馏系统来说，会堵塞喷淋管路的喷头，直接影响是产水量的减少，由此导致喷淋布水不均匀，造成部分传热管表面干壁，加速传热管结垢，影响传热效率。所以海水水质会直接影响淡化工艺的选择和淡化水的处理成本。

本研究在天津塘沽海域主要布置了25个观测站、天津汉沽海域主要布置了6个观测站、河北曹妃甸海域主要布置了16个观测站，并选取了3处海域部分数据加以说明，如表1～表3所示。

田卓递给高潮一支香烟，并指指沙发，示意高潮坐下来。田卓的表情很平静，没有像冯可儿那样喜形于色，高潮想，这或许就是做老板的人所具备的潜在素养吧。像冯可儿这样的人，或许一辈子就是跟在别人屁股后面打工的命。

从表1～表3数据可以看出，塘沽与汉沽水质相当，受到轻度污染，曹妃甸水质较好，3处海域的海水均可作为海水淡化工程原料水，只是水质的差异决定了海水淡化工程预处理的处理工艺和淡化工程的投资造价。

表1 天津塘沽海域海水水质监测表

续表1 天津塘沽海域海水水质监测表

表2 天津汉沽海海域水水质监测表

续表2 天津汉沽海域海水水质监测表

续表2 天津汉沽海域海水水质监测表

河北曹妃甸附近海域的水质较好，若作为海水淡化厂址，其海水水质使用热法与膜法海水淡化技术，海水预处理投资相对较少。天津塘沽与汉沽附近海域水质相对较差，但也适用于海水淡化的原料水。若作为海水淡化厂厂址，其海水水质更适合热法海水淡化技术，采用膜法海水淡化亦可，只是海水预处理投资较大。

2.海水对金属材料的腐蚀问题

海水中含有约3%的氯化钠和其他盐类，是造成对金属材料严重腐蚀的主要原因。海水对金属的腐蚀随海水中的含盐浓度的增加而增加，当含盐量增加到一定限度时海水中的溶解氧浓度减少，相反起了抑制腐蚀的作用。如果海水收到附近城市工业废水的污水，金属腐蚀可能更加严重。此外由于管道中水流速度过大，或因管道断面突然变化而引起的湍流也会加剧对金属管道的腐蚀 （点蚀）作用。

目前防治腐蚀的措施主要有 5种方法：①采用耐腐蚀金属材料，②降低海水与金属材料之间的相对速度，③涂刷防腐保护层，④采用电化学防腐保护，⑤化学防腐法。

表3 河北曹妃甸海域海水水质监测表

续表3 河北曹妃甸海域海水水质监测表

表4 主要海生物的特性及危害

3.生物结垢问题

生物结垢主要取决于原水成分，特别是颗粒物和可溶性养分。从海藻滋生的被污染的海水中引入原料水，会增加生物垢及有机物含量，需要增加过滤，加大阻垢剂的添加等。

4.海生物堵塞问题

目前海生物堵塞问题的处理方法主要有：①化学杀灭法，②过滤法，③涂料法，④人工、机械清理法，⑤其他方法。

三、水质随季节和年际变化情况对海水淡化工程的影响

1.年际变化

渤海湾海域海水水质属污染较为严重的区域，但近年随着政府对环境重视程度不断加深，不断加大监管力度，并采取实际有效的措施，如“海湾碧蓝”行动计划的实施，污染情况已得到有效控制，污染物总量有所消减，近岸海域水质逐年改善。因此渤海湾海域海水水质的年际变化不会对海水淡化工程造成不良影响。

2.季节变化

温度随季节变化最大，对海水淡化工程的影响也较大。冬季渤海湾水温最低，为0℃左右，最低-0.5℃。此时渤海湾湾顶沿岸有海冰出现，湾顶水温低于湾口。温度过低会造成取水口结冰，不利于取水。另外水温过低会影响反滤透海水淡化的产水量。

盐度随季节变化不是很大，夏季由于入海河流的径流量突然增大，海水盐度会较大幅度降低。盐度变化对热法海水淡化的影响不大。但在一定程度上会影响膜法海水淡化，产水含盐量随原水盐度降低而降低。

在一年之中，夏季由于温度较高，河流入海水量增大，海水污染程度比较严重；相反，冬季的污染程度较轻。因此，夏季海水水质对海水淡化工程可能会造成不良影响。

四、结 语

以北京海水淡化前期研究课题为依托，从海水水质因素对海水淡化工程影响的方面进行了深入分析，得到以下主要结论：

①通过对天津塘沽、汉沽及河北曹妃甸海域观测数据的对比分析，塘沽与汉沽海域的水质相当，受到轻度污染，曹妃甸海域水质较好，3个地点的海水均可作为海水淡化工程原料水。其中曹妃甸海域的预处理工艺和淡化工程的投资造价最少。

②海水腐蚀问题、生物结垢问题、海生物堵塞问题等均会对海水淡化工程造成一定的影响。虽然已有处理方法，但需根据所在海域的不同采取因地制宜的解决方法。

③经分析，海水水质的年际变化不会对海水淡化工程造成不良影响；季节变化可能对海水淡化工程会造成不良影响。

[1]袁朋飞，等.海水淡化水与地表水联合供水地区市政管网水质变化研究[J].水处理技术，2012（5）.

[2]方宏达，等.中国近岸海域海水水质及海水淡化利用的研究进展[J].工业水处理，2015（4）.

[3]张家凯，等.浓海水综合利用新工艺研究[J].盐业与化工，2012（9）.

[4]王晓楠，等.反渗透膜法海水淡化产品水水质影响因素分析[J].中国给水排水，2015（8）.

责任编辑 安天杭

Analysis of impact caused by water quality factor on desalination project in Beijing

Jiang Sihua,Chen Jun

Relying on preliminary research on desalination,an in-depth analysis is given on the influence of water quality on desalination project in Beijing.Based on comparative analysis of observing data of seawater quality in Tanggu and Hangu in Tianjin Municipality as well as Caofeidian in Hebei Province,studies are made from the prospects of seawater corrosion,biological node scaling and sea biological clogging,by taking seasonal and inter-annual variation into full consideration.Finally,conclusion has been reached.

water quality factor;negative impact;seasonal and inter-annual variation;desalination project;Beijing

TU991

B

1000-1123（2016）07-0020-03

2016-03-01

姜思华，高级工程师，主要从事水工程、水资源等方面的工作和研究。